Топлоустойчива стомана

Как да измерим ефективността
Въпреки това, ключовият компонент на топлоустойчивата стомана е нейната издръжливост при високи температури, която може да бъде измерена по различни начини. Един от начините за измерване на производителността на стомана при високи температури е измерването на UTS и YS при повишени температури, обикновено над 1200F. Много топлоустойчиви стомани могат да издържат UTS от 30-50ksi при 1400F и YS до 30ksi. Обикновено сплави, които имат достатъчно високо съдържание на хром и никел, се представят най-добре в тази категория на опън при повишена температура и граница на провлачване, включително HL, HP, HU и HK. Сплавите в тази категория обикновено имат напълно аустенитна структура. Поради по-голямото наличие на легиращи елементи, тези сплави също са склонни да бъдат по-скъпи.
Друг начин, по който се измерват характеристиките на топлоустойчивата стомана, е по отношение на нейната якост на пълзене и устойчивост на разрушаване. Пълзенето е изключително често срещано при термоустойчивите стоманени отливки. За тези, които не са запознати, пълзенето е напрежението, което възниква при отливки, които са подложени на напрежение при високи температури. Докато пълното предотвратяване на пълзенето не е възможно, повечето топлоустойчиви стоманени сплави са проектирани да минимизират ефекта на пълзене до известна степен, което от своя страна удължава експлоатационния живот на отливката. Където пълзенето става най-проблематично в избрани случаи, когато то води до деформация на отливката и дори може да доведе до счупвания, дължащи се на компрометирана здравина на отливката, така че тя да се счупи под свойствата, определени в тест за опън при повишена температура.

Избор на сплав
Пълзенето може да се отчете при дизайна на отливката и при избора на сплав, инженерът може да избере дизайн на отливката, който ще позволи на отливката да продължи да работи за продължителен период от време в случай на пълзене и може също да избере сплав, която е по-устойчива на пълзене . По отношение на избора на сплав, инженерът трябва да избере сплав, която забавя процеса на пластична деформация и има високо напрежение на разкъсване, като дава приоритет на едното или другото въз основа на приложението. По отношение на контрола на деформацията, най-добрият залог обикновено е да се използва сплав, която съдържа най-малко 30% никел и 15% хром, за да се получи напълно аустенитна структура, HT, HU и HP са чудесни примери. Някои желязо-хром-никелови сплави като HK също се представят добре на тази сцена.
Що се отнася до напрежението на разрушаване, контролирането на въглеродното съдържание да бъде в диапазона {{0}}.3-0.7% ще бъде най-важната променлива. В диапазона 0.3-0.7% въглерод, металът ще бъде много по-устойчив на напрежения на разкъсване от тези, които са 0,2% и по-ниски. Други легиращи елементи също са ключови, особено достатъчно никел за образуване на аустенитна структура (поне 18%, за предпочитане 22%+) и съдържание на хром над 15% са ключови, HK, HN и HP са примери за качество. Някои от най-устойчивите на разрушаване сплави ще съдържат известно съдържание на специализирани легиращи елементи като волфрам или ниобий, въпреки че съдържанието на въглерод остава най-въздействащата променлива за контрол.

Избягване на окисление
Друг ключ при неръждаемата стомана е устойчивостта на окисление при високи температури. Поради тази причина топлоустойчивата неръждаема стомана трябва да съдържа минимум 12% хром, за да устои на образуването на железен оксид при високи температури. Допълнителна устойчивост на окисляване може да се постигне чрез по-високо съдържание на хром и никел.

Термична умора
Ако една отливка е подложена на термичен цикъл или удар, това също трябва да се вземе предвид, когато става въпрос за избор на сплав за топлоустойчива стомана. Няма чудесен начин за измерване на термичната умора в отливката, има тестове за термична умора, но те не се пренасят в голяма степен в реалността.

Как да устоите на карбуризацията
Устойчивостта на карбуризация е друго съображение, което трябва да се вземе предвид, особено за отливки, които ще бъдат включени в приложение като търговска термична обработка. По-високото съдържание на никел и хром до голяма степен повишава устойчивостта на метала срещу въглеродно проникване в повърхността на отливката. Силицият също играе жизненоважна роля в устойчивостта на карбуризация, малките увеличения на силиций могат да направят драстична разлика в способността на сплавта да устои на въглеродното проникване, обикновено около 2% силиций се използва в отливки, които са предназначени да устоят на карбуризация. Други легиращи елементи са добавени към неръждаемите стомани, за да устоят на карбуризацията, въпреки че не се използват широко и тяхната ефективност остава спорна.
Други съображения
В редки случаи трябва да се вземе предвид среда с високо съдържание на сяра, която ще причини окисление в стоманените отливки. Топлоустойчивите сплави с високо съдържание на никел са много податливи на корозия в среда с високо съдържание на сяра поради тяхната напълно аустенитна структура, така че сплавите, които са изцяло феритни, обикновено са по-добър избор.